再次突破美国封锁！我国尝试在月球制氧，未来将用于建立月球基地
如果有一天，人类真的能够在月球上生活，那么有一项科技将会起到决定性的作用，那就是利用月壤制备氧气。
从土壤里搞出氧气来，这个想法听起来有点夸张，但很可能就要变成现实了。最近，我国科学家取得了这项举世瞩目的成就，为我国建立月球基地，打下了坚实的基础。
（图片说明：我国科学家利用月壤制备氧气）
月壤制氧气
日前，在举办于深圳的深空探索科学技术与应用大会上，果琳丽研究员介绍了我国的最新成果，那就是利用月壤制备氧气。
你可能会问了：土壤和氧气好像完全不挨边，这是什么样的化学反应呢？
原来，月壤中虽然没有氧气，但却有氧元素，只要我们想办法把这些氧元素转化成氧气就可以了。有一种手段比较有效，在本次研究中被利用，那就是熔融电解法。也就是说，我们将月壤加热到非常高的温度，然后进行通电，让各个元素单独电离出来，氧离子之间就有机会相互结合，形成氧气。
（图片说明：果琳丽研究员介绍本次成果）
具体来说，月球表面有一些钛铁矿（化学式FeTiO3）和氧化亚铁（FeO） ，可以作为反应原料。给这些矿加温到1600-2500℃，就可以制备出氧气来（化学反应方程式在图片中可以看到）。而且，这个方法制备氧气的效率比较高，如果大家还记得初中化学的话就可以粗略计算出来，每100公斤的样品就能够制备出20-30公斤氧气。
果琳丽研究员介绍，航天五院511所已通过利用嫦娥探测器平台，应用小型反应炉，开展月面制氧试验，取得了一定成效。我国科学家有望再接再厉，未来尝试在月球上制备第一口氧气。
（图片说明：人类要开发月球基地）
不仅如此，在这个电解的过程中，还会有其他的反应产物出现，比如铁，另外电解氧化硅的话也可以得到纯度较高的硅，这些产物对于人类的工业开发也相当重要，可谓是一举两得。
为什么要在月球制氧气？
我们都知道，作为距离地球最近的天体，月球有许多得天独厚的优势，吸引着人类在这里建立基地。可是，想要建立月球基地，首先要解决许多的问题，其中之一就是氧气。
氧气是供给人类呼吸的关键，不论是任何太空任务，都不可能不考虑这个问题。如果是普通的载人太空任务，我们可以利用各种机器来制备。比如国际空间站上，就是利用电解水的原理，源源不断地给宇航员提供氧气。
（图片说明：电解水实验）
可是，如果我们要建立月球基地，情况就不一样了。首先，在这里驻留的人数可能会很多，而且还要进行大量的生产，其中很多过程都需要氧气。甚至未来人类有可能借助引力小的优势在月球建立火箭发射场，届时需要的氧气就更多了。
在这种情况下，我们就不能再利用电解水的方法了，因为它需要的水也会非常多。在月球这个严苛的环境下，水能够人类饮用就已经很不容易了，更不要说拿来制氧气了。从地球上运水也是不合理的，因为人类的火箭发射能力还没有这么强，否则就直接运氧气罐去月球了。要知道，仅仅向月球运1公斤氧气，就要花费数千美元！
所以说，想要在月球上有源源不断的氧气使用，就必须要“就地取材”。
幸运的是，虽然没有氧气，但氧元素在月球的含量是相当高的。以美国阿波罗11号的数据为例，月壤中有41.9%是二氧化硅，15.8%是氧化亚铁，13.6%是三氧化二铝，12.1%是氧化钙，还有8.2%的氧化锰以及7.6%的二氧化钛。可以说，月壤中大部分物质都含有氧元素。所以，我们只要从这些月壤中提取出氧来，就可以制备大量的氧气了。
世界各国纷纷在月球制氧
实际上，我国也并不是第一个尝试在月球表面制备氧气的国家，世界上其他一些国家也早就意识到了月球基地的重要性，并把月壤制氧看作是建立月球基地的重要环节，并投入了大量的时间和精力进行研究。
美国
比如美国，作为世界航天大国，在月球制氧方面自然不会落在后面。甚至在2005年的时候，美国宇航局还展开了一场月球制氧竞赛，作为其“百年挑战”系列活动中的一项。这项比赛的内容就是在地球上以火山灰代替月壤进行实验，在8小时内制备至少5公斤的氧气，获胜者可以赢得25万美元的大奖。
日本&以色列
今年8月的时候，日本和以色列的两家公司签署了协议，准备共同展开一项在月球上制造氧气的项目。据透露，这个项目的制氧手段和我们本次的成果一样，都是对高温熔融的月壤进行电解。二者之间没有谁抄谁的说法，毕竟电解的手段是最容易被想到的方法之一。
有没有其他方法
当然了，熔融电解绝不是唯一的方法，多年以来，科学家们已经提出了几十种不同的方法来制备氧气。
还原法：这个原理在中学就学过，利用氢气的还原性将矿物中的金属元素置换出来，并且生成水，然后再把水电解制备出氧气。同样的原理，也可以利用碳进行还原，然后再 分解二氧化碳制氧；
热裂分解法：通过更高的温度，让月壤发生热裂解直接产生氧气，但这个温度太高，需要2000-10000℃，在月球表面恐怕难以实现；
氟处理：硅酸盐可以氟化制备氧气，不过这个过程需要比较高的温度，才能让氟表现出足够强烈的腐蚀性，难度也比较大。
如今，月球已经成为了世界各国的“兵家必争之地”，谁都知道，能够首先在月球上建立优势，这个国家就能取得丰厚的回报。因此，月球制氧技术也就是迈向月球的关键一步，可见本次我国科学家研究成果的重要性。
相信大家也都听说过，今年早些时候，我国已经宣布联合俄罗斯开发月球基地，时间节点在2030年。虽然美国也有开发月球的计划，比如月球空间站Lunar Gateway，但是显然并没有和我们合作的意愿。在空间站建设方面，我国已经突破美国的封锁一次了。面对着美国在开发月球方面的封锁，我国必须要再一次取得突破，向世界证明我们的实力。
（图片说明：月球表面的著名照片——地球升起）
期待我国能够取得更多突破，早日在月球建立基地，证明航天大国的实力和地位。到那个时候，相信世界上会有更多国家和我们一起开发太空项目，共同取得突破。